[논문]광을 이용한 전압측정에 대한 기초 연구

이창준; 김덕래; 김병태; 함길호; 배극현

[국내논문] 광을 이용한 전압측정에 대한 기초 연구
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이창준 (LG산전 전력시험기술센터) , 김덕래 (청주대학교 광학공학과) , 김병태 (청주대학교 광학공학과) , 함길호 (LG산전 전력시험기술센터) , 배극현 (LG산전 전력시험기술센터)

본 논문에서는 전기광학효과를 이용한 전압 계측기기의 개발을 위해 수행한 기초 연구에 대하여 기술하였다. 측정 시스템에 사용된 소자의 특성 및 입출력 특성에서 약 800 V까지의 출력특성이 측정오차 3% 내의 선형성을 나타내었으며, $\lambda$/4 Plate를 사용한 경우, 측정 정확도를 높일 수 있음을 확인하였다. 본 실험에서는 DKDP를 포켈스 소자로 사용하였으나, BGO와 같은 결정을 사용하면 수십 kV까지의 높은 전압을 직접 측정하는 것도 가능하다.

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문제 정의

포켈스 소자에 인가한 전압에 따른 레이저 광의 변화에서 광계측의 특성을 연구하였으며, 보다 정밀한 측정을 위하여 포켈스 소자와 광학계의 구성을 바꾸어가며 실험하였다. 본 연구의 결과에서 광을 이용한 전압 측정기기를 개발하는데 중요한 기초 데이터를 얻었으며. 고전압 방전현상에서 전장의 세기를 측정하는 등 많은 응용분야도 적용할 수 있을 것으로 판단된다.
본 실험에서는 직류原류의 전압에 대한 실험을 하여 다음의 결과를 중심으로 그 특성을 나타내었다.
이것을 제거하기 위한 필터를 설계중에 있으며. 본 실험에서는 이러한 문제점을 보완하기 위하여 반복 측정하였다.

제안 방법

He-Ne 레이저를 광원으로 하고. DKDP 결정을 사용한 포켈스 소자에 직류 및 교류를 수 kV까지 인가하며 레이저 광의 변화를 측정하여 포켈스 소자에서의 전압 특성을 파악하였다. 포켈스 소자에 인가한 전압에 따른 레이저 광의 변화에서 광계측의 특성을 연구하였으며, 보다 정밀한 측정을 위하여 포켈스 소자와 광학계의 구성을 바꾸어가며 실험하였다.
DKDP 결정을 사용한 포켈스 소자에 직류 및 교류를 수 kV까지 인가하며 레이저 광의 변화를 측정하여 포켈스 소자에서의 전압 특성을 파악하였다. 포켈스 소자에 인가한 전압에 따른 레이저 광의 변화에서 광계측의 특성을 연구하였으며, 보다 정밀한 측정을 위하여 포켈스 소자와 광학계의 구성을 바꾸어가며 실험하였다. 본 연구의 결과에서 광을 이용한 전압 측정기기를 개발하는데 중요한 기초 데이터를 얻었으며.
포켈스 소자는 편광축에 대하여 각도를 45도로 고정하고, 입력전압을 0-3000 V까지 인가시켜가면서, H /4 Plate가 있는 경우와 없는 경우에 대하여 출력변화를 파워메터로 수 회 반복하여 측정하였으며, 그 평균 값을 그림 2.1, 2.2에 나타내었다.
사용하였다. 이 소자의 특성을 파악하기 위하여 SI, S2 2개의 검출기를 사용하여 실험을 하였으며. 그 결과를 그림 4에 나타내었다.
Lasei.를 이용하여 전압을 측정하기 위하여 기본적인 특성시험을 수행하였으며, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.

대상 데이터

광원으로 사용한 He-Ne 레이저는 편광자 (Polarizer) 와 A /4 Plate를 통과하면서 원편광으로 바뀌게 되며, 전압이 인가된 포켈스 소자를 통과하면서 타원 평광으로 그 특성이 다시 바뀌게 된다. 포켈스 소자는 중심대칭성이 없는 42m 결정인 DKDP(KD2PO₄)를 사용하였다. PBS (Polarized Beam Splitter)를 검 광자(Analyzer)로 사용하였다.
본 실험에서는 전압검출을 위한 포켈스 소자로서 DKDP를 사용하였다. 이 소자의 특성을 파악하기 위하여 SI, S2 2개의 검출기를 사용하여 실험을 하였으며.

성능/효과

구간별로 나누어서 분석한 결과 약 800 V까지는 그림 6과 같이 선형적으로 불 수 있다고 판단된다. 그림에서 보듯이 1차원 추세선이 모두 3%의 오차범위 내에 있음을 알 수 있어 측정의 정확도를 확인할 수 있었다. 따라서 수식 y= 64.
그림에서 보듯이 1차원 추세선이 모두 3%의 오차범위 내에 있음을 알 수 있어 측정의 정확도를 확인할 수 있었다. 따라서 수식 y= 64.133%+2.4356으로 매우 만족스러운 결과를 나타냄을 알 수 있다.
1) A/4 Plate가 있는 경우, 없는 경우보다 출력비가 커지는 것을 볼 수 있었으며, 이것을 사용함으로서 좀 더 정밀한 측정이 가능하다.
2) DKDP 포켈스 소자에서 인가전압에 따른 출력신호 변화를 비교하여 二 특성을 검중한 결과 전압이 증가됨에 따라서 파형이 포화되는 특성을 볼 수 있었으며, 0 - 800 V 까지는 측정오차 3%의 선형성을 감지하는 것을 확인할 수 있었다.
3) BGO결정을 포켈스 소자로 사용할 경우는 1(X) kV까지도 정확하게 측정할 수 있을 것으로 판단된다.
미지의 결정을 포켈스 소자롤 사용하여 동일한 실험을 해본 결과 3 kV까지도 위의 결과와 같은 선형성을 확인할 수 있었다. 따라서 BGO와 같은 결정을 사용하면 수 십 kV에서도 더 좋은 결과를 얻을 수 있을 것으로 생각된다.

후속연구

본 연구의 결과에서 광을 이용한 전압 측정기기를 개발하는데 중요한 기초 데이터를 얻었으며. 고전압 방전현상에서 전장의 세기를 측정하는 등 많은 응용분야도 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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